新型分解炉设计思路.pdf

2006年水泥技术交流大会暨第八届全国水泥技术交流大会论文集 新型分解炉设计思路 俞为民 天津水泥工业设计研究院 前言 预分解窑技术在中国大力发展已经有二十年左右，尤其在最近几年数量猛增，预分解 技术中的关键技术是分解炉技术，分解炉的作用是将生料中的CaC03在入窑前分解90％ 以上，同时保持预热器系统处于正常工况状态，最大程度地发挥烧成系统能力。达到这个 要求就需要做到以下几点：合适的煤供给量并且均匀稳定送入分解炉，煤发出的热量正好 为生料预热和分解所需的热量，煤的燃烧程度达到较高使煤尽可能燃尽或后燃烧量很少不 至于引起结皮堵塞等事故发生，入分解炉的生料的稳定供应确保吸热稳定，煤燃烧放热和 生料吸收热量在空间上尽可能地均匀发生，．使分解炉空间能够得到充分利用，分解炉出口 达到分解率超过90％，煤粉基本燃尽没有后燃烧，温度在CaC03分解平衡温度的一定范 围内，燃烧空气量在合适范围内，废气中有害气体降低到最低水平。根据不同煤的燃烧特 性要求在设计的分解炉内实现以上功能。尽管可以说分解炉和整个水泥生产预分解技术相 当成熟，但现阶段国内预分解技术仍然存在一些问题，其中分解炉技术仍然是最主要的问 题之一。其主要表现为：(1)由于近些年来能源紧张导致水泥厂煤质量不断下降，分解炉 适应能力不足，影响熟料产质量。(2)对采用无烟煤和低挥发分煤的工程，煤在分解炉内 燃烧和传热仍然存在先天不足，导致结皮堵塞较多，通风不量，影响产、质量。(3)一些 工程开始要求能够燃烧垃圾，但对垃圾处理和在分解炉内的燃烧要求及燃烧效果等目前还 不能说已经完全解决，需要不断改进。(4)由于环保要求，燃烧产生的有害气体减排问题 已经提到议事日程，需要在分解炉设计中考虑。本文基于以上要求和煤燃烧和生料分解等 的一些特点来探讨这种分解炉的设计，以能适合各种烟煤和无烟煤及部分垃圾的燃烧要 求，降低燃烧产生NOx等有害气体量以适应环保要求，炉内燃烧温度恒定，操作简单可控， 以达到生产可靠运行稳定的要求。 l新分解炉设想 1．1TDF炉技术的成功和遇到的困惑 TDF(习惯称DD炉，)炉在国内是众所周知的一种炉型，应用最为广泛，所以本文从 TDF炉开始引入开发的思路。原DD炉的炉型含义是双燃烧室和可脱氮的一种炉型，三次 风对撞从炉柱体下部进入，三次风上布置四个喂煤点(对称一边二个点)，每二个喂煤点 之间各布置一个入料点，一般为双系列布置，炉位置在窑尾烟室正上方，三次风入炉口有 2006年水泥技术交流大会暨第八届全国水泥技术交流大会论文集 导向阀可以使三次风具有对撞和漩流等功能，同时烟室气流也参与激烈对撞和漩流过程， 炉中部有缩口使气固二相均得到二次喷腾强化燃烧和传热，气流到达炉顶部时物料会因为 惯性而撞击炉顶再次产生激烈热交换后出炉进入五级预热器。脱氮的功能实际一直没有应 用，理论上讲在炉底锥体部位加入适量煤粉可以使窑高温燃烧产生的NOx用C原子将其还 原成N2和C02，实际虽然没有应用过，但从原理上讲这个脱氮机理是可行的，但当窑尾过 剩02含量高时，需要加入较多的C原子，但炉锥体如果不是足够大的话可能效果会很差， 因为过剩02首先要消耗大量C原子。从TDF炉及预热器系统在上世纪九十年代初从日本 神户制钢引进后取得了很好的效果，国内预分解技术也得到了成功的发展，当时的DD炉 成功之处除有上述功能外还有一些较好的条件相适应，DD型分解炉及预热器系统按 质量较好，可以认为DD炉技术在当时是完全适应和成功的，较典型的有双阳水泥厂和耀 县水泥厂等2000ffd生产线。 随着技术发展的需要，水泥工业规模扩大和原燃料条件的扩展，需要自行开发2500t／d 以上规模和燃烧无烟煤等技术，因此一系列的问题由开发者来考虑解决：比如规模扩大后 TDF炉是否能够按比例放大，燃烧无烟煤，劣质煤及垃圾等TDF炉是否能够适应，海拔 高度等气象条件改变后对燃烧的影响等等。为了适应这些改变，近些年来在TDF炉的基础 上发展出数十种炉型以适应各种不同条件的工程，仅2500t／d规模就出现20种以上预分解 系统，5000ffd也是类似的情况，其主要思路为二条：其一是炉容不断被加大，当为了增加 10。20％的熟料产量时，可能会增加100％以上的炉容积，当为了适应煤质量的变化时， 可能会增加数倍的炉容积，当为了适应气候的变化、适应物料的变化时也可能会另外增加 炉容积。增大炉容几